具有16 μA静态电流的双通道8.5 A、18 V同步降压型Silent Switcher器件

LT8652S是一款双通道同步单片式降压型稳压器,具有3 V至18 V的输入范围。两个通道可同时提供高达8.5 A的连续电流且每个通道支持高达12 A的负载。它具有峰值电流模式控制功能,最小接通时间仅20 ns,即使在高开关频率下也可实现高降压比。快速、干净、低过冲开关边沿在高开关频率下也可以实现高效率工作,从而可缩小整体解决方案的尺寸。

LT8652S具备低EMI和小解决方案尺寸,很少有解决方案能同时满足这两点。它采用专有的 Silent Switcher® 2架构,可以最大限度降低EMI,并在高开关频率下提供高效率。在这种架构下,旁路电容集成到封装中,因此可以通过出厂设置实现优化的高di/dt环路布局。因为解决方案对应用布局不敏感,所以很容易实现出色的EMI性能。LT8652S大体上是一款整体解决方案,适用于噪声敏感型应用和环境。

对于电池供电应用,轻载和无负载空闲时的功耗是一个关键参数,尽可能降低此电流会延长电池的续航时间。许多应用大部分时间都保持空闲状态。LT8652S在 Burst Mode® 工作模式下,提供16 µA超低静态电流,从而能够尽量延长电池的使用寿命。集成顶部和底部N通道MOSFET有助于提高轻载效率。LT8652S还提供强制连续模式,可以控制整个输出负载范围内的频率谐波,通过 扩频操作进一步减少EMI辐射。

LT8652S提供内部和外部补偿选项。内部补偿可以尽量减少外部组件数量,从而可实现更小的解决方案。外部补偿通过VC引脚实现,在高开关频率下实现快速瞬态响应。VC引脚也可以简化 通道间的均流,以实现并行单路输出操作。CLKOUT和SYNC引脚支持与其他LT8652S同步,以进一步扩展现有的功能。为了确保在低电压、高电流应用的负载下实施严格的输出电压调节,LT8652S具有差分输出电压检测功能,允许进行开尔文连接,以实施输出电压检测,并直接从输出电容进行反馈。

在一些高电流应用中,需要使用输出电流信息来进行遥测和诊断。为了防止损坏负载,可能需要根据工作温度限制或降低最大输出电流。LT8652S的IMON引脚可用于监测和降低负载电流。 可以通过在IMON至GND之间连接正温度系数热敏电阻来设置基于负载或基于电路板温度的降额电流。LT8652S可以通过比较IMON引脚电压与内部1 V基准电压源来有效控制负载或电路板温度。 当IMON降至1 V以下时,控制功能无效。

电路描述及功能

图1显示3.6 V至18 V输入、3.3 V/8.5 A和1.2 V/8.5 A,具有2 MHz开关频率的电源。每个通道可提供最大12 A连续负载电流。整个解决方案只需要少数几个额外组件,包括电感和几个无源组件。图2显示图1中的电路可实现94%峰值效率。

Ultralow EMI emission

图 1. 基于 LT8652S 具有超低 EMI 辐射的双输出 12 V 至 3.3 V 和 1.2 V 同步降压转换器。

Efficiency vs. load current

图 2. 基于 LT8652S 的 12 V 输入至 3.3 V/1.2 V 同步降压转换器的效率和负载电流 的关系。

差分电压检测提供严格的负载调整

对于高电流应用,每英寸PCB线路都会导致大幅压降。对于需要非常严格的输出电压的低电压、高电流负载,这种压降可能导致严重的问题。LT8652S提供差分输出电压检测功能,允许客户构建开尔文连接,以实现输出电压检测和直接从输出电容进行反馈。它可以校正最高±300 mV的输出接地线路电位。图3显示使用差分检测功能对图1中的两个通道实施负载调整。

Load regulation and CVCC operation performance

图 3. 负载调整和 CVCC 工作性能。

高开关频率,超低EMI辐射和改善的热性能

在许多电子环境中,EMI/EMC合规性已成为一个重要考量因素。LT8652S采用集成式MOSFET、先进的工艺技术和高达3 MHz的工作 频率,可以实现快速、干净、低过冲开关边沿,在高开关频率下也可以实现高效率工作,从而可缩小整体解决方案尺寸。LT8652S使用领先的Silent Switcher 2技术和集成环路电容,可以提供高EMI性能,同时降低开关损耗。开关频率扩频操作也有助于通过EMI测试。采用集成环路电容也无需过多考虑电路板布局和布线层因素。图4和图5显示图1中应用的CISPR 22和CISPR 25 5级EMI性能。

CISPR 22 radiated EMI performance

图 4. 图 1 中电路的 CISPR 22 辐射 EMI 性能。

CISPR 25 Class 5 radiated EMI performance

图 5. 图 1 中电路的 CISPR 25 5 级辐射 EMI 性能。

结论

LT8652S是一款易于使用的单片式降压稳压器,集成功率MOSFET,内置补偿电路。它针对高降压比、高负载电流和低EMI噪声要求的应用进行了优化。该解决方案提供16 μA静态电流和Burst Mode工作模式选项,非常适合电池供电的降压转换器应用,可明显延长电池的续航时间。它具有300 kHz至3 MHz开关频率,因此适合大部分工业和汽车应用。集成MOSFET,加上可用的3 MHz开关频率,使得最终解决方案的尺寸明显缩小。CISPR 22和CISPR 25结果显示,其辐射EMI性能符合最严格的EMI标准要求。最后,LT8652S的Silent Switcher 2架构使其性能不受布局变化和更新的影响,从而简化了电路板的设计过程。

作者

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Dong Wang

Dong Wang是ADI公司一名电源产品应用经理,于2013年加入凌力尔特。目前他为非隔离式单芯片降压转换器提供应用支持。Dong Wang对电源管理解决方案和模拟电路有着广泛的兴趣,包括高频电源转换、分布式电源系统、功率因数校正技术、低压高电流转换技术、高频磁集成以及转换器的建模和控制。 他毕业于中国杭州浙江大学,获得电气工程博士学位。